高中物理教科版 (2019)必修 第三册2 能源习题

这是一份高中物理教科版 (2019)必修 第三册2 能源习题，共7页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.自由摆动的秋千摆动的幅度越来越小,下列说法正确的是( )
A.机械能守恒
B.能量正在消失
C.只有动能和重力势能的相互转化
D.减少的机械能转化为内能,但总能量守恒
答案:D
解析:在秋千摆动的过程中,由于阻力的存在,需要克服阻力做功,机械能会减少,但能量并没有消失,减少的机械能转化为内能,总能量保持不变。则D正确,A、B、C错误。
2.质量分布均匀的不可伸长的绳索重为G,A、B两端固定在水平天花板上,如图所示,今在绳索的最低点C处施加一竖直向下的力将绳索绷直,在此过程中,绳索AB的重心位置将( )
A.逐渐升高
B.逐渐降低
C.先降低后升高
D.始终不变
答案:A
解析:在用力向下拉绳索的过程中,外界对绳索做功,消耗了能量,一定转化为绳索的某种能量,而整个过程中绳索只有重力势能发生了变化,其他各种能量均不变,所以绳索的重力势能肯定在逐渐增加,从而其重心位置逐渐升高,则A正确,B、C、D错误。
3.滑块静止于光滑水平面上,与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态,现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端,在向右移动一段距离的过程中拉力F做了10 J的功。在上述过程中( )
A.弹簧的弹性势能增加了10 J
B.滑块的动能增加了10 J
C.滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10 J
D.滑块和弹簧组成的系统机械能守恒
答案:C
解析:拉力F做功的同时,弹簧伸长,弹性势能增大,滑块向右加速,滑块动能增加,由功能关系可知,拉力做功等于滑块的动能与弹簧弹性势能的增加量之和,C正确,A、B、D均错误。
4.在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出,不计空气阻力,则落在同一水平地面时的速度大小( )
A.一样大
B.水平抛的最大
C.斜向上抛的最大
D.斜向下抛的最大
答案:A
解析:不计空气阻力的抛体运动,机械能守恒。故以相同的速率向不同的方向抛出落至同一水平地面时,物体速度的大小相等。故只有选项A正确。
5.如图所示,质量为m的滑块以一定初速度滑上倾角为θ的固定斜面,同时施加一沿斜面向上的恒力F=mgsin θ;已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ=tan θ,取出发点为参考点,能正确描述滑块运动到最高点过程中产生的热量Q、滑块动能Ek、势能Ep、机械能E随时间t或位移x关系的是( )
答案:C
解析:根据滑块与斜面间的动摩擦因数μ=tan θ可知,滑动摩擦力等于重力沿斜面向下的分力,施加一沿斜面向上的恒力F=mgsin θ,物体机械能保持不变,重力势能随位移x均匀增大,C项正确,D项错误;产生的热量Q=Ffx,随位移均匀增大,滑块动能Ek随位移x均匀减小,A、B项错误。
6.当今人类利用的新能源是( )
A.电能B.太阳能
C.化石燃料D.核能
答案:BD
解析:电能是二次能源,是由其他形式的能转化而来的,不是新能源。化石燃料是传统能源,太阳能和核能是当今的新能源,故B、D正确。
7.根据能量转化和转移的方向性,下列判断正确的是( )
A.电流的电能不可能全部转化为内能
B.在火力发电机中,燃气的内能不可能全部转化为电能
C.热机中,燃气的内能不可能完全转化为机械能
D.在热传导中,热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
答案:BCD
解析:电流的电能可全部转化为内能(由电流热效应中的焦耳定律可知),而内能不可能全部转化为电能;机械能可全部转化成内能,而内能不可能全部转化成机械能;在热传导中热量只能自发地从高温物体传递给低温物体,而不能自发地从低温物体传递给高温物体。故选项B、C、D正确,A错误。
8.一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法正确的是( )
A.运动员到达最低点前重力势能始终减小
B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做负功,弹性势能增加
C.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒
D.蹦极过程中,重力势能的改变量与重力势能零点的选取有关
答案:ABC
解析:在运动员到达最低点前,运动员一直向下运动,根据重力势能的定义可知重力势能始终减小,故选项A正确;蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力方向向上,而运动员向下运动,所以弹力做负功,弹性势能增加,故选项B正确;对于运动员、地球和蹦极绳所组成的系统,蹦极过程中只有重力和弹力做功,所以系统机械能守恒,故选项C正确;重力做功是重力势能转化的量度,即WG=-ΔEp,而蹦极过程中重力做功与重力势能零点的选取无关,所以重力势能的改变量与重力势能零点的选取无关,故选项D错误。
二、填空题(本题共2小题,共20分)
9.(10分)评价能量品质的标准是能量可被利用的价值,据此,机械能的品质 内能的品质,高温物体所含内能的品质 低温物体所含内能的品质。(均选填“高于”或“低于”)
答案:高于 高于
10.(10分)升降机底板上放一质量为100 kg的物体,物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到4 m/s,g取10 m/s2,此过程中物体的重力势能增加 J,物体的机械能增加 J。
答案:5 000 5 800
解析:物体重力势能增加mgh=100×10×5 J=5 000 J;W升-mgh=12mv2,可解得W升=5 800 J,物体机械能增加E=Fh=W升=5 800 J。
三、计算题(本题共3小题,共40分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
11.(10分)新疆某地山口的风速可达15 m/s,山口处横截面积为1 000 m2,设通过山口的风能全部用于使风力发电机转动,且风能的20%转化为电能,则通过这个山口的风的发电功率多大?(设空气密度ρ=1.3 kg/m3)
答案:438.75 kW
解析:通过山口的风能即风的动能,设为E,则
E=12(ρSvt)v2=12ρSv3t
P=Wt=E×20%t=12ρSv3t×20%t=110ρSv3=110×1.3×1 000×153 W=438 750 W=438.75 kW。
12.(14分)如图所示,皮带的速度是3 m/s,两圆心的距离s=4.5 m,现将m=1 kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上,物体与皮带间的动摩擦因数μ=0.15,电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时,求:(g取10 m/s2)
(1)小物体获得的动能Ek;
(2)这一过程摩擦产生的热量Q;
(3)这一过程电动机消耗的电能E。
答案:(1)4.5 J (2)4.5 J (3)9 J
解析:(1)设小物体与皮带达到共同速度时,物体相对地面的位移为s'。
μmgs'=12mv2,解得s'=3 m